拉力型锚索锚固段长度的一种确定方法

文章分析了锚杆拉拔试验的结果,提出了非全长粘结型锚索锚固段剪应力沿长度分布的二次抛物线模式,以及确定锚固段长度的合理方法,并以工程实例说明了文中提出的锚索锚固段长度计算方法的合理性.     

漂卵石隧道自进式中空注浆锚杆力学性能测试分析

为研究锚杆在漂卵石隧道中的支护效果,文章依托西藏某漂卵石隧道工程对锚杆进行了打入试验与拉拔试验。试验结果表明,原设计φ25锚杆平均打入深度只有1.50 m,为设计长度的42.7%,打入到极限深度时发生扭转破坏或发生空转而无法继续钻进;原设计φ51不带钻头锚杆的平均打入深度只有1.15 m,为设计长度的38.3%,均以无法继续钻进而终止;不带钻头的情况下φ25锚杆打入深度较带钻头锚杆打入深度提高23.1%,φ51锚杆打入深度较带钻头锚杆打入深度提高95.2%;φ25锚杆拉拔力平均值接近设计值50 kN,但却无法发挥锚固作用。依据锚杆测试结果,确定了4项施工支护优化措施,包括:(1)取消系统锚杆,减小围岩扰动;(2)取消锚杆钻头,改为直接打入;(3)将锁脚锚杆由1组调整为2组,保证总体支撑深度;(4)超前锚杆由2.5 m长的φ51锚杆调整为1.8 m长的φ25锚杆。监测结果显示,方案调整后隧道收敛变形小幅增加,拱顶沉降明显减小,隧道施工速度明显加快,整体安全性得到提高。     

锚杆格构梁与抗滑桩联合支护下边坡的稳定性分析

文章以贺州至巴马公路金秀连接线的某高边坡支挡工程为例,利用Midas GTS软件进行数值计算,分析该边坡在锚杆格构梁与抗滑桩联合支护下边坡的稳定性,并针对锚杆格构梁进行参数敏感性分析,研究不同结构参数对边坡支护效果的影响。主要结论为：(1)完成全部支护后的边坡的安全系数为1.92,较原始边坡提高了24.6%,说明锚杆格构梁与抗滑桩联合支护方案对该边坡的加固效果明显;(2)格构梁截面尺寸对抗滑桩最大弯矩的影响较大,对坡面位移的影响较小,当格构梁截面边长为0.40 m时,边坡安全系数最大,边坡的稳定性最高;(3)当锚杆长度<12 m时,坡面位移较大,抗滑桩弯矩较小,边坡安全系数较低,故锚杆长度应≥12 m;(4)随着锚杆安设角度的增大,边坡稳定性先升高再降低,当锚杆安设角度为10°时边坡的安全系数最大、稳定性最高,当锚杆安设角度>25°时边坡的安全系数迅速减小、稳定性迅速降低。     

公路边坡锚杆支护的最优组合方式研究

文章以锚杆锚固段长度、锚固角度以及边坡坡率的组合方式为研究对象,使用有限元建立参数模型,通过数值分析和正交试验分析方法找出三者之间的最优组合方式,得出在锚杆支护的边坡防护过程中,有效锚固段长度、锚固角度以及边坡坡率之间确实存在最优组合方式,并基于这三种影响因素间的相互组合试验,研究得出锚杆的有效锚固段长度对边坡稳定性影...     

锚固系统对地震边坡动力响应的影响研究

文章利用有限差分程序FLAC2D6.0,从单元屈服状态和剪应变增量、应力场、动力稳定性等方面对比分析了自然边坡和锚固边坡在地震作用下的动力响应情况。结果表明：在地震作用下,土坡产生不可恢复的累积变形,其大小与输入的地震波峰值有关,而锚固边坡较自然边坡有更好的延性;锚固系统能在一定程度上限制坡顶拉破坏的产生和很好的控制坡脚剪切破坏的发展;锚杆轴力沿全长呈不均匀分布,且在滑移面附近变化幅度最大。     

不同风化条件下高速公路边坡风化岩土体力学性质研究

文章通过室内对不同风化程度下的风化岩体开展三轴压缩力学试验,研究风化条件对高速公路边坡风化岩体的力学性质的影响。研究发现：(1)红壤中不仅存在细小土粒,还存在粒径较大颗粒物;而砂层和碎屑层的极大点对应粒径则分别为30 μm和60 μm处;(2)围压不仅能够有效提升风化红土的承载能力,也能够增强其变形能力,围压每增大50 kPa,抗压强度平均增大67.91 kPa,轴向应变增加1.73%;(3)不同风化程度土的三轴抗压强度分别为168.32 kPa、198.33 kPa和278.09 kPa,峰值点轴向应变分别为3.15%、2.72%和2.46%;(4)岩体的风化程度越高,横向鼓胀变形越明显,岩体表现出的延性变形特征越明显。     

锚固岩石蠕变特性试验研究

锚杆支护是地下岩体工程的主要支护方式之一。为了揭示锚固岩体在实际情况下的长期力学特性,文章对标准砂岩试件沿径向钻孔、张拉钢丝并施加预应力,通过室内单轴压缩蠕变试验,对锚固前后岩石的蠕变力学特性进行了研究。结果表明:锚固后岩石的力学性能产生了明显的改善,对径向变形的抑制效果更加显著;锚固后岩样轴向瞬时变形平均降低27%,径向瞬时变形降低60%,蠕变变形降低14%;根据岩样的变形特点,选用Burgers模型描述两种岩样的流变特性,并分析了流变模型参数的变化规律。     

预应力锚杆在深基坑支护中的应用及锚杆参数影响分析

文章以某建筑深基坑工程开挖支护为研究对象,分析了该深基坑采用预应力锚杆支护的效果,并着重对锚杆参数进行了分析,得到以下结论：采用有限元软件PLAXIS和岩土理正软件计算得到的基坑边坡安全系数相近,说明了有限元模型的准确性;随着基坑开挖深度的不断增大,基坑边坡安全系数逐渐降低,且降低速率逐渐放缓,基坑开挖支护完成后的边坡安全系数为1.502,大于规定的最小值1.30,说明该工程基坑开挖支护完成后的安全系数满足要求;增大锚杆锚固段长度和增大锚杆预应力值均可以在一定程度上减小基坑侧壁水平位移和基坑周围地表沉降,从而提高基坑稳定性,且采用增大锚杆预应力值的方式要比增大锚杆锚固段长度更有效。     

软岩公路隧道系统锚杆概率可靠度及灵敏度分析

为了解锚喷支护中系统锚杆受力情况,判断隧道衬砌结构稳定性,确保施工安全,避免支护结构失稳带来的损失,结合工点工程地质条件,选择围岩弹性模量、衬砌厚度等作为主要随机变量,计算得到锚杆概率可靠度.利用Spearman秩相关系数对锚杆概率灵敏度进行分析,认为围岩物性参数和喷混凝土厚度是影响锚杆可靠性的主要因素.要提高锚喷支护的安全和稳定性,除保证系统锚杆施工质量外,应确保喷混凝土厚度及其施工质量.在研究段落选择任意断面埋设预制测试锚杆,对隧道周边围岩不同点位锚杆锚固力进行连续监测,获得了大量实测数据;通过绘制时态曲线和锚杆轴力图,分析得到锚杆轴力大小、横向分布及时态变化情况,从承载力角度验证了锚杆的可靠度,现场测试与概率可靠度计算结果吻合.     

不同净距双洞隧道上下台阶法同时开挖数值模拟分析

为研究不同净距双洞隧道在上下台阶法同时开挖下的围岩变形、受力及支护受力情况,文章基于Midas/GTS软件平台对10m、14m、18m、22m净距双洞隧道进行了数值模拟分析。结果表明:(1)隧道中岩墙一侧拱腰水平位移相比左侧拱腰大,拱顶处、仰拱处水平位移较小,且随着净距变化其值基本保持不变;(2)隧道拱顶及仰拱位置处围岩竖向位移较大,拱腰处较小,随着隧道净距增大各部位竖向位移均减小;(3)随着隧道净距的增大拱顶及仰拱处的水平应力及竖向应力逐渐减小,但减小幅度较小,同时拱腰处水平应力及竖向应力变化较大,且减小幅度不断扩大;(4)随着净距的增大,锚杆轴力最大值及喷混结构最大拉应力发生了减小,减小幅度逐渐扩大。     

黄土连拱隧道中墙力学特征现场测试与分析

连拱隧道中墙是受力复杂部位和重要承载构件,直接影响到隧道的安全性与经济性。为研究黄土连拱隧道中墙受力规律,文章以陕北某黄土连拱隧道为依托,采用钢弦式传感器对隧道中墙顶部和底部接触压力、中导洞锚杆轴力、中墙钢筋计轴力及中墙内力进行了系统测试与分析。结果表明:中墙基底压力两边大中间小,呈"马鞍形"分布,基底压力比中导洞顶部接触压力大;锚杆轴力较小,峰值在围岩浅部,深部轴力约为峰值的10%,中导洞锚杆支护作用不明显,可以取消;中墙钢筋计轴力向底部增大,中墙受力上部较下部敏感;中墙受力最大位置在中部偏左下侧,左右线应力先后释放对中墙受力有一定的"纠偏"作用,但中墙始终受到偏压作用;按组合变形构件推算的中墙最大轴力值约为583 kN,最大弯矩值约为45 kN·m,中墙处于稳定状态,其纵向承受扭矩作用、最大值约为79 kN·m,内力十分复杂。     

FLAC3D中锚杆拉剪断裂的实现与应用

隧道围岩大变形容易导致锚杆产生拉伸、剪切以及拉剪复合断裂。鉴于此,文章基于FLAC3D软件,对PILE结构单元的力学行为进行了修正,并通过二次开发FISH语言建立PILE单元断裂模拟数值模型;在此基础上,对层状岩体锚固系统中锚杆的断裂失效力学行为进行了分析。结果表明:(1)修正PILE单元得到的计算结果与室内试验结果吻合较好,且能较好地反映锚杆拉伸、剪切以及拉剪断裂力学特征;(2)层状岩体中锚杆断裂时,拉伸断裂锚杆在断裂前所承受的最大拉力达到其极限抗拉值;拉剪断裂锚杆在断裂前,其拉力及剪力最大值均小于相应的极限抗拉、抗剪值;(3)对于拉剪断裂锚杆而言,不考虑锚杆的剪切断裂会夸大锚杆的支护效果;对于拉伸断裂锚杆而言,不考虑锚杆的剪切断裂对锚杆支护效果的影响较小。     

地下工程基坑围护结构Φ609钢支撑受变温Tr条件下的热应力计算

地下工程基坑围护结构中大量采用Φ６０９钢支撑作为支撑体系。钢支撑在日温变化情况下会产生热应力和轴力变化。本文采用弹性力学的热应力理论探讨并计算钢支撑在变温Ｔｒ条件下的热应力σ和相应的轴力变化ΔＮ之公式。并通过某例的计算得到温度每升高１℃钢支撑轴力增加值，便于施工人员。     

杆岩耦合作用下深埋隧洞围岩稳定性主控因素及支护优化研究

由于深埋隧洞围岩显著的流变特点,其变形范围及洞壁位移通常在施作初期支护一段时间后才趋于稳定,因此研究锚杆支护后隧洞围岩变形范围及其洞壁位移量将为支护参数优化及预留开挖量提供重要的理论依据.文章通过建立预应力锚杆与隧洞围岩的相互作用力学模型,分析了杆体与围岩相对位移为零的中性点位置及其最大轴力值.基于锚杆中性点理论,推导...     

不同温度下花岗岩三轴压缩试验的声发射特性

为研究热-力作用下花岗岩的破裂规律,采用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统和PCI-Ⅱ声发射仪开展了黑云母花岗岩在不同围压和不同温度作用下的三轴压缩试验。研究结果表明:在20℃,40℃和60℃的温度作用下,声发射事件的密集程度和声发射累计振铃计数以及最大AE能率随着温度的升高而增加,宏观破裂角逐渐减小,岩石的脆性破坏特征逐渐增强;在60℃,90℃和130℃的温度作用下,声发射事件的密集程度和声发射累计振铃计数以及最大AE能率随着温度升高而减小,宏观破裂角逐渐增大,岩石的剪切破坏特征逐渐增强;同时,随着温度升高,剪切破坏造成大量低能量释放率的声发射产生,声发射密集区表现为由小部分能量率很大的声发射和数量较多、低能量释放率的声发射组成。     

季冻区隧道砂岩三轴压缩力学特性及损伤本构模型研究

为研究季冻区围岩强度及变形规律,文章以辽宁地区公路隧道为工程背景,采用MTS815.02三轴试验系统对经历不同冻融循环次数后的砂岩试样进行三轴压缩试验,研究岩石力学参数随冻融循环次数的变化规律,并基于Weibull分布函数和D-P屈服准则建立考虑冻融作用的岩石统计损伤本构模型,结合试验数据对模型进行验证,结果表明:砂岩的力学特性受冻融影响显著,峰值强度、弹性模量随冻融循环次数增加呈指数递减,泊松比随冻融循环次数增加呈指数递增,峰值强度、弹性模量随围压的增大而逐渐增大,泊松比随围压的增大而逐渐减小;基于Weibull分布建立的考虑冻融作用的统计损伤本构模型与试验结果吻合度良好,验证了该模型的准确性与合理性;Weibull分布参数F_0、m均随冻融循环次数的增加而逐渐减小,且二者的改变均对模型理论曲线产生显著影响。     

系统锚杆的非均衡支护研究

文章以乌蒙山二号四线铁路车站隧道为工程依托,采用数值模拟手段,对多部开挖隧道系统锚杆的非均衡支护进行了研究。结果表明:在均衡支护条件下,系统锚杆轴力呈现"拱肩(1、2部)拱脚(4、5部)边墙(6、7部)拱顶(3部)"的分布,部位不均衡性显著;拱脚、边墙部位的锚杆轴力左右不对称现象也很显著,具体表现在先挖侧大于后挖侧;拱顶的锚杆轴力很小,几乎未起作用。通过分别改变锚杆长度、间距和直径,进行系统锚杆非均衡支护分析,并与均衡支护工况相比,单环节省锚杆用量分别为37%、36%和36.93%,经济效益显著。     

黄土连拱隧道支护结构力学特性现场试验

为研究黄土连拱隧道支护体系力学特性,文章以某黄土连拱隧道为依托,采用钢弦式传感器,对围岩压力、锚杆轴力、钢支撑内力以及二次衬砌受力等进行系统测试与分析。结果表明:(1)在中墙墙顶与拱部的结合处以及在墙底与仰拱的结合处,围岩压力的波动比较大,最大压力值分别为195 kPa、115 kPa。位于围岩级别过渡段的隧道仰拱中心处的压力值较大,最大值为267 kPa,隧底出现较大底鼓趋势。围岩压力整体呈"双马鞍形"分布;(2)深埋段竖向围岩压力实测值与《公路隧规》中按连拱隧道半跨计算的结果比较接近。浅埋段按不同围岩压力计算公式得到的压力值均大于实测值,采用太沙基公式得到的压力值与实测值相对接近;(3)该黄土连拱隧道的初期支护与二次衬砌的荷载分担比例为47.66%和52.34%,二次衬砌处于明显的承载状态;(4)锚杆轴力较小,呈"鱼肚形"分布。钢拱架承受的荷载较大,在钢拱架强支护的作用下,锚杆发挥的作用有限;(5)中墙扭矩的存在,验证了黄土隧道中纵向效应的存在,在设计与施工的过程中应该加以重视。     

隧道围岩压力和锚杆轴力的特性分析

结合江西武吉高速公路隧道15个典型断面的监测信息.分析围岩压力和锚杆轴力的稳定值和稳定时间变化规律.结果表明,锚杆未能充分发挥支护作用,应加强锚杆锚固力;隧道位置、施工方法及围岩级别对围岩压力和锚杆轴力的稳定时间有影响.利用围岩压力经验公式计算值与实际监测值进行比较,分析了经验公式对实际隧道工程的适用性.结果表明,深浅埋法计算值比实测值大;系数法和普氏法计算值与实测值相近,但计算结果有赖于参数的选取;泰沙基法计算深埋隧道的围岩压力误差较大.考虑隧道埋深和围岩级别的影响,获得围岩压力与隧道埋深的乘幂关系,以及围岩压力与围岩级别的指数拟合公式.通过监测数据获得的一些规律性结论,可为隧道结构设计和结构计算提供参考.     

高地应力软岩隧道施工动态控制与优化研究

根据兰渝铁路毛羽山隧道出口开挖过程中出现严重大变形的工程实例,利用FLAC3D建立三维数值模型,对不同台阶长度、仰拱闭合时机、锚杆长度以及二次衬砌浇筑时机的隧道施工进行了动态模拟。计算结果表明:台阶长度对大变形控制至关重要,应尽可能减小上台阶长度,采用超短台阶法施工;仰拱对于挤压性围岩隧道大变形控制具有显著的效果,应尽早封闭成环;随着锚杆长度的增加,隧道变形逐渐减小,但是当其长度大于8m时,再增加锚杆长度对控制大变形所起作用不明显;开挖后立即施作二次衬砌,可有效控制围岩蠕变变形。